專利名稱：產生驅動電源的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及調節(jié)電變量或磁變量的系統(tǒng)，尤其涉及一種產生驅動電源的方法和裝置。
本發(fā)明產生驅動電源的方法，將輸入單電源電壓轉換為具有穩(wěn)定正電壓的正負雙電壓輸出，包括以下步驟接收單電源電壓輸入，利用輸入的單電壓產生用于輸出設定的穩(wěn)定正電壓所需基準電壓，對輸出正電壓進行比例采樣，獲得輸出采樣電壓；把所述基準電壓與所述輸出采樣電壓的偏差放大，并將放大的偏差用于功率輸出調整，對由于負載或輸入電壓變化而造成的輸出正電壓變化提供負反饋，并使輸出采樣電壓與基準電壓趨于相等；將調整后的正電壓作為正電壓輸出，并將輸入單電壓減去調整后正電壓的結果作為負電壓輸出；還包括以下步驟對輸出負電壓的大小進行欠壓監(jiān)測，將檢測到的負電壓欠壓信號接入相應的絕緣柵晶體管驅動電路去實現(xiàn)對絕緣柵晶體管的封鎖。
這種應用上述產生驅動電源方法的產生驅動電源的裝置，包括電壓輸入單元，用于接收單電源電壓輸入；基準電壓產生單元，用于產生輸出設定的穩(wěn)定正電壓所需基準電壓；輸出電壓采樣單元，用于對輸出正電壓進行比例采樣，獲得輸出采樣電壓；差動放大單元，用于將所述的基準電壓與輸出采樣電壓偏差放大；功率輸出調整單元，功率輸出調整單元受所述差動放大單元的驅動，對于由于負載或輸入電壓變化而造成的輸出正電壓變化提供負反饋，并使輸出采樣電壓與基準電壓趨于相等；電壓輸出單元，用于輸出經(jīng)功率輸出調整單元調整后的正電壓，并將輸入電壓減去所述調整后正電壓的結果作為負電壓輸出。
電壓輸入單元中輸入正端Vin+和電壓輸出單元中輸出正端Vo+相通，電壓輸入單元中輸入負端Vin-和電壓輸出單元中輸出負端Vo-相通，輸入正端Vin+和輸入負端Vin-之間連有一差動放大單元和一個連接于差動放大單元中的兩個三極管集電極之間的功率輸出三極管Q3，差動放大單元中的輸入三極管Q1基極與差動放大單元中的長尾電阻R3的外端之間連有穩(wěn)壓管DZ1，差動放大單元中的輸出三極管Q2基極與輸出正端Vo+及接地輸出端Vo之間分別連接取樣電阻R4和取樣電阻R5，且接地輸出端Vo與三極管Q3集電極相連。
本發(fā)明的有益效果為在本發(fā)明中，經(jīng)過比例采樣的采樣電壓較為穩(wěn)定、準確，再通過功率輸出調整來抵消由于負載或輸入電壓變化而造成的輸出正電壓變化，這樣的設計能很好地穩(wěn)定輸出電壓，而且對功率輸出調整單元相應配置可以用于較大功率的絕緣柵晶體管或場效應管驅動，因此，本發(fā)明穩(wěn)定性高且性能強，而且，由于對正電壓變化引入負反饋，使得本發(fā)明對輸入電源的電壓穩(wěn)定度要求不高；由串接于電壓輸入單元兩端的穩(wěn)壓管DZ1和電阻R1構成基準電壓產生單元、功率輸出三極管Q3形成功率輸出調整單元以及輸出電壓采樣單元為連接于電壓輸出單元正電壓輸出端的取樣電阻R4和取樣電阻R5，這種設置使本發(fā)明電路簡單、元件數(shù)量少，成本低廉，從本發(fā)明的這種設計可以看出，電源電壓利用率在原理上達到了100％，對輸出正電壓大小可根據(jù)驅動電路的要求通過調整對輸出電壓采樣的比例靈活調節(jié)，由于各種不同形式或不同廠家設計的驅動電路往往需要不同的電源電壓，一般驅動電源的正電源電壓在+15V—+18V之間，這樣就能根據(jù)需要靈活設置，增強了本發(fā)明的適應性和實用性；穩(wěn)壓管DZ1兩端并聯(lián)電容，能濾除由穩(wěn)壓管DZ1和輸入電源帶來的高頻噪聲，以及功率輸出三極管Q3的基極和集電極之間連有電容，該電容為相位補償電容，防止功率輸出三極管Q3自激震蕩，進一步提高了本發(fā)明的工作穩(wěn)定性；電壓輸出單元連接一個欠壓檢測電路，該欠壓檢測電路對輸出負電壓的大小進行欠壓監(jiān)測，將檢測到的負電壓欠壓信號接入相應的絕緣柵晶體管或場效應管驅動電路去實現(xiàn)對絕緣柵晶體管或場效應管的封鎖，這樣在使用中可以通過監(jiān)測負電壓的大小對絕緣柵晶體管或場效應管進行實時欠壓保護控制，提高了本發(fā)明的使用完全性和實用性。
總之，本發(fā)明穩(wěn)定性高、性能強、電路簡單、成本低廉，適合于各種絕緣柵晶體管或場效應管驅動裝置的電源驅動。
在電壓輸入單元1中包含輸入濾波單元，由電容C3構成的輸入濾波單元提供輸入濾波和快速的電流響應；在電壓輸出單元6中包含輸出濾波單元，由電容C4、C5構成的輸出濾波單元提供輸出正負電源的濾波并為負載電流的突變提供快速的電流響應。
根據(jù)附圖
可見，本發(fā)明將輸入的單電源分裂為可調的穩(wěn)定正電壓和由正電壓大小及輸入電源共同決定的負電壓。
本發(fā)明的基本工作原理為輸出電壓采樣單元5對輸出正電壓進行比例采樣，獲得輸出采樣電壓，差動放大單元3將基準電壓與輸出采樣電壓偏差放大，功率輸出調整單元4受差動放大單元3的驅動對于由于負載或輸入電壓變化而造成的輸出正電壓變化提供負反饋，并使輸出采樣電壓與基準電壓趨于相等，電壓輸出單元6輸出經(jīng)功率輸出調整單元4調整后的正電壓，并將輸入電壓減去所述調整后正電壓的結果作為負電壓輸出，現(xiàn)設穩(wěn)壓管DZ1提供5.1V基準電壓，則可得到輸出正電壓的值
Vo+＝(R5/R4+1)*5.1同時，可得到輸出負電壓的值Vo-＝Vin-Vo+，其中Vin為輸入電壓的值。
本發(fā)明對于負載調整穩(wěn)壓原理如下當電源輸出電流減小，輸出正電壓升高—→電阻R4兩端壓差增加，即比基準電壓高—→三極管Q2集電極電流增大—→三極管Q1集電極電流減小，三極管Q3基極電流減小—→三極管Q3集電極電流減小，三極管Q3等效電阻增加，三極管Q3集電極發(fā)射極電壓增加，—→輸出正電壓下降。
本發(fā)明對于輸入調整穩(wěn)壓原理如下當輸入電壓升高—→輸出正電壓升高—→電阻R4兩端壓差增加，即比基準電壓高—→三極管Q2集電極電流增大—→三極管Q1集電極電流減小，三極管Q3基極電流減小—→三極管Q3集電極電流減小，三極管Q3等效電阻增加，三極管Q3集電極發(fā)射極電壓增加—→輸出正電壓下降。
功率輸出調整單元4通過改變調整其等效內阻來抵消由于負載或輸入電壓變化而造成的輸出正電壓變化，實現(xiàn)大電流的功率調整控制。
如圖7所示，為本發(fā)明應用于一公用電源的方案，圖中的絕緣柵晶體管驅動電源I至絕緣柵晶體管驅動電源VI采用本發(fā)明的設計。
電壓輸出單元6連有一個欠壓檢測電路7，該欠壓檢測電路7檢測負電壓的大小，將檢測到的負電壓信號接入相應的絕緣柵晶體管驅動電路去實現(xiàn)對絕緣柵晶體管的封鎖，同時實現(xiàn)輸出正電壓、輸出負電壓的欠壓保護。
根據(jù)圖6所示，電源欠壓時，如輸出負電源低于設定的值，即
(DZ22+0.7)*(R1+R2)/R2-Vo+，其中DZ22為穩(wěn)壓值，三極管Q12集電極呈高阻狀態(tài)，電源正常工作時三極管Q12導通，可以將三極管Q32的集電極信號接到相應的絕緣柵晶體管驅動電路去實現(xiàn)對絕緣柵晶體管的封鎖。
權利要求
1.一種產生驅動電源的方法，將輸入單電源電壓轉換為具有穩(wěn)定正電壓的正負雙電壓輸出，其特征在于，包括以下步驟接收單電源電壓輸入；利用輸入的單電壓產生用于輸出設定的穩(wěn)定正電壓所需基準電壓；對輸出正電壓進行比例采樣，獲得輸出采樣電壓；把所述基準電壓與所述輸出采樣電壓的偏差放大，并將放大的偏差用于功率輸出調整，對由于負載或輸入電壓變化而造成的輸出正電壓變化提供負反饋，并使輸出采樣電壓與基準電壓趨于相等；將調整后的正電壓作為正電壓輸出，并將輸入單電壓減去調整后正電壓的結果作為負電壓輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的產生驅動電源的方法，其特征在于，還包括以下步驟對輸出負電壓的大小進行欠壓監(jiān)測，將檢測到的負電壓欠壓信號接入相應的絕緣柵晶體管驅動電路去實現(xiàn)對絕緣柵晶體管的封鎖。
3.一種應用權利要求1所述的產生驅動電源方法的產生驅動電源的裝置，其特征在于，它包括電壓輸入單元(1)，用于接收單電源電壓輸入；基準電壓產生單元(2)，用于產生輸出設定的穩(wěn)定正電壓所需基準電壓；輸出電壓采樣單元(5)，用于對輸出正電壓進行比例采樣，獲得輸出采樣電壓；差動放大單元(3)，用于將所述的基準電壓與輸出采樣電壓偏差放大；功率輸出調整單元(4)，功率輸出調整單元(4)受所述差動放大單元(3)的驅動，對于由于負載或輸入電壓變化而造成的輸出正電壓變化提供負反饋，并使輸出采樣電壓與基準電壓趨于相等；電壓輸出單元(6)，用于輸出經(jīng)功率輸出調整單元(4)調整后的正電壓，并將輸入電壓減去所述調整后正電壓的結果作為負電壓輸出。
4.根據(jù)權利要求3所述的產生驅動電源的裝置，其特征在于，所述的基準電壓產生單元(2)為串接于電壓輸入單元(1)兩端的穩(wěn)壓管(DZ1)和電阻(R1)。
5.根據(jù)權利要求4所述的產生驅動電源的裝置，其特征在于，所述的功率輸出調整單元(4)為功率輸出三極管(Q3)。
6.根據(jù)權利要求5所述的產生驅動電源的裝置，其特征在于，所述的輸出電壓采樣單元(5)為連接于電壓輸出單元(6)正電壓輸出端的取樣電阻(R4)和取樣電阻(R5)。
7.根據(jù)權利要求6所述的產生驅動電源的裝置，其特征在于，電壓輸入單元(1)中輸入正端(Vin+)和電壓輸出單元(6)中輸出正端(Vo+)相通，電壓輸入單元(1)中輸入負端(Vin-)和電壓輸出單元(6)中輸出負端(Vo-)相通，所述的差動放大單元(3)和連接于三極管(Q1)、(Q2)的集電極之間的功率輸出三極管(Q3)連接于電壓輸入單元(1)中輸入正端(Vin+)和輸入負端(Vin-)之間，輸入三極管(Q1)基極與長尾電阻(R3)的外端之間連接穩(wěn)壓管(DZ1)，輸出三極管(Q2)基極與電壓輸出單元(6)中的輸出正端(Vo+)及接地輸出端(Vo)之間分別連接取樣電阻(R4)和取樣電阻(R5)，且接地輸出端(Vo)與三極管(Q3)集電極相連。
8.根據(jù)權利要求4或7所述的產生驅動電源的裝置，其特征在于，所述的穩(wěn)壓管(DZ1)兩端還并聯(lián)電容(C1)。
9.根據(jù)權利要求5或7所述的產生驅動電源的裝置，其特征在于，所述的三極管(Q3)的基極和集電極之間連有電容(C2)。
10.根據(jù)權利要求7所述的絕緣柵晶體管電源驅動裝置，其特征在于，所述的電壓輸出單元(6)還連有一個欠壓檢測電路(7)，該欠壓檢測電路(7)連接電壓輸出單元(6)中的輸出正端(Vo+)和輸出負端(Vo-)，輸出正端(Vo+)和輸出負端(Vo-)之間順接電阻(R12)和電阻(R22)，電阻(R12)和電阻(R22)的連接處與穩(wěn)壓管(DZ22)的負極相連，穩(wěn)壓管(DZ22)的正極與三極管(Q12)基極相連，三極管(Q12)發(fā)射極與接地輸出端(Vo)相連，三極管(Q12)的發(fā)射極與基極之間連接電阻(R32)，三極管(Q12)的集電極與輸出正端(Vo+)之間連接電阻(R42)，三極管(Q12)的集電極與三極管(Q22)的基極相連，三極管(Q22)的發(fā)射極與三極管(Q12)的發(fā)射極相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及調節(jié)電變量或磁變量的系統(tǒng)的產生驅動電源的方法和裝置，將輸入單電源電壓轉換為具有穩(wěn)定正電壓的正負雙電壓輸出，包括以下步驟用輸入的單電壓產生用于輸出設定的穩(wěn)定正電壓所需基準電壓，輸出正電壓進行比例采樣，把基準電壓與輸出采樣電壓的偏差放大，并將放大的偏差用于功率輸出調整，對輸出正電壓變化提供負反饋，并使輸出采樣電壓與基準電壓趨于相等，將調整后的正電壓作為正電壓輸出，并將輸入單電壓減去調整后正電壓的結果作為負電壓輸出；電壓輸出單元還可連有一個欠壓檢測電路對輸出負電壓的大小進行欠壓監(jiān)測，實現(xiàn)驅動電路的保護控制，本發(fā)明穩(wěn)定性高、性能強、成本低廉，適合于各種絕緣柵晶體管或場效應管驅動裝置的電源驅動。
文檔編號H02M3/06GK1402418SQ0210569
公開日2003年3月12日 申請日期2002年4月18日 優(yōu)先權日2002年4月18日
發(fā)明者李樹白 申請人:艾默生網(wǎng)絡能源有限公司